FI100607B - Elektrolyyttinen menetelmä erittäin puhtaan platinan erottamiseksi kon taminoituneesta platinasta - Google Patents

Description

100607

Elektrolyyttinen menetelmä erittäin puhtaan platinan erottamiseksi kontaminoituneesta platinasta 5 Esillä oleva keksintö koskee elektrolyyttistä menetelmää erittäin puhtaan platinan erottamiseksi kontaminoituneen platinan konsentroiduista suolahappoliuoksista.

Esimerkiksi instrumenteissa, termoelementeissä ja kataly-10 saattoreissa käytettävä platina kontaminoituu perus- ja jalometalleilla tietyn ajan jälkeen riippuen asianomaisen valmistusprosessin luonteesta. Siksi syntyy säännöllisesti romuplatinaa, jossa epäpuhtauksien määrä voi kaikkiaan olla 5000 ppm.

15

Ennen jatkokäyttöä tämä romuplatina täytyy puhdistaa siten, että aikaansaadaan esimerkiksi 99,95 %:sen puhtauden omaavaa platinaa käytettäväksi instrumenttiplatinana tai 99,99 %:sen puhtauden omaavaa platinaa käytettäväksi ter-20 moelementeissä. Lisäksi tarkoitetusta käytöstä riippuen täytyy aikaansaada määritellyt määrät tiettyjä epäpuhtauksia.

Kontaminoituneen platinan puhdistus voi tapahtua platinan 25 moninkertaisen saostuksen avulla ammoniumplatinakloridik-si.

Pt -> H2 [PtCl6] -> (NH4)2 [PtClJ -> Pt 30 Tällä menetelmällä on kuitenkin se haittapuoli, että se on hyvin työvaltainen ja aikaa vievä ja siinä on monia hävik-kilähteitä. Lisäksi käyttöhenkilöstölle aiheutuu ammonium-platinakloridin aiheuttama suuri allergiariski.

2 100607 Näitä haittapuolia voitaisiin vähentää käyttämällä julkaisun WP 147 688 mukaista ioninvaihdinmenetelmää. Tämän menetelmän mukaan voidaan poistaa platinassa olevat enintään 1000 ppm:n perus- ja jalometallikontaminaatiot, jol-5 loin lisäpuhdistusvaiheena tarvitaan yksi tai useampi ammoniumplatinakloridin saostus. Menetelmää voidaan lyhentää liuottimen erottamisen ja ammoniumplatinakloridin muotoon saostamisen yhdistelmän avulla. Kummallakin menetelmällä on kuitenkin haittapuolena, että ne vaativat 10 monimutkaisen laitteiston ja säätöteknologian.

Elektrolyyttiset menetelmät kullan jalostamiseksi ovat pitkän aikaa olleet tunnettuja (Gmelin Au, Syst. No. 62, 1949), ja niitä on jatkuvasti kehitetty (EP 0253783).

15

Patenttijulkaisusta GB-PS 157 785 ja saksalaisesta painetusta patenttiselityksestä 594 408 tunnettuja ovat platinan elektrolyyttiset jalostusmenetelmät, jotka osittain toimivat käyttäen kemiallisten ja elektrolyyttisten pro-20 sessien yhdistelmiä.

Nämä menetelmät ovat hyvin aikaa vieviä eikä niitä voida kaikkien piirteidensä osalta toistaa teknisesti hyväksyttävässä muodossa.

25

Patenttijulkaisu US-PS 5,382,845 kuvaa palladiumin osittaisen elektrolyyttisen erottamisen liuoksista, jotka sisältävät tarvittavaa suuremman määrän palladiumia. Erottaminen tämän menetelmän mukaan on kuitenkin mahdollista 30 vain sille kynnykselle asti, jolla platinaa ja palladiumia on yhtä suuret määrät. Jäljellä olevien perus- ja jalometallien erottamista ei tässä menetelmässä ole mainittu.

Tunnetussa menetelmässä platinan ja palladiumin erottami-35 seksi elektrolyysikennossa käytetään kationinvaihdinkal- 3 100607 voa, jonka edut eivät kuitenkaan ole ilmeiset, koska määritellyllä konsentraatiosuhteella ja kuvatulla jännitealu-eella platinaa ja palladiumia voidaan erottaa myös ilman kationinvaihdinkalvoa. Lisäksi tällä menetelmällä on samat 5 haittapuolet kuin kaikilla muilla tunnetuilla menetelmillä siinä suhteessa, että sitä voidaan käyttää ainoastaan kon-sentraation ollessa enintään < 100 g/1.

Sanotuista syistä tämä keksintö lähtee tehtävästä, jonka 10 tarkoituksena on aikaansaada menetelmä erittäin puhtaan platinan erottamiseksi, jolloin jalo- ja perusmetallit erotetaan kontaminoituneesta platinasta erittäin pienellä hävikillä ja erittäin pienin työkustannuksin lyhyessä ajassa ja tarvitsematta monimutkaista laitteistoa.

15

Yllättäen havaittiin, että suuren puhtauden omaavaa platinaa voidaan erottaa perus- ja jalometalleilla kontaminoituneen platinametallin liuoksista elektrolyyttisin keinoin.

20

Esillä olevan keksinnön kohteena siksi on elektrolyyttinen menetelmä suuren puhtauden omaavan platinan erottamiseksi kontaminoituneen platinan konsentroiduista suolahappoliu-oksista. Tämän keksinnön mukaiselle menetelmälle on tun-25 nusomaista, että puhdistusprosessi tapahtuu kationinvaih- dinkalvolla osastoihin jaetussa elektrolyysikennossa po-tentiostaattisissa tai jännitesäädetyissä olosuhteissa 2,5 V — 8 V välillä olevalla jännitealueella ja 0,3 — 12,5 A/dm2 virrantiheydellä ja että saostuneet platinaseosmetal-30 lit otetaan talteen.

Tämän keksinnön mukaan platinametalliliuosten kontaminoitunut platinapitoisuus on 50 - 700 g/1 ja epäpuhtauksien kokonaisosuus < 5000 ppm.

4 100607 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään mieluummin platinametalliliuoksia, joiden kontaminoitunut plati-napitoisuus on 500 — 700 g/1.

5 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävissä konsentroi tuneissa platinametalliliuoksissa on epäpuhtauksina seuraavia alkuaineita: Rh ja/tai Pd, Ir, Au, Ag, Cu, Fe, Co, Ni, Sb, As, Pb, Cd, AI, Mn, Mo, Si, Zn, Sn, Zr, W, Ti, Cr.

10

Anolyyttinä käytetään platinametallin suolahappoliuoksia, mieluummin heksaklooriplatinahappoa, ja katolyyttinä käytetään 6 — 8 N suolahappoa, mieluummin 6 N suolahappoa.

15 Anodi muodostetaan platinametallista, kun taas katodi tehdään platinametallista, titaanista tai grafiitista.

Parhaana pidetty kationinvaihdinkalvo raskastettuna sul-fonihapporyhmillä on teflonkalvo (Nafion®-Membrane).

20 Tämän keksinnön mukainen menetelmä toimii mieluummin po-tentiostaattisissa tai jännitesäädetyissä olosuhteissa 4,5 V — 5 V jännitealueella ja 9 — 10 A/dm2 virrantiheydellä.

25

Platinan 99,95 %:set puhtaudet ovat yhdessä käsittelyvaiheessa saavutettavissa platinametalliliuoksista, joiden kontaminoitunut platinapitoisuus on > 300 g/1 ja epäpuhtauksien kokonaisosuus < 5000 ppm. Vaihtamalla anodi ja 30 anolyytti puhdistus platinan 99,99 %:seen puhtauteen on mahdollista.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä voidaan siis suorittaa useissa vaiheissa riippuen platinalta vaadittavasta puh-35 taudesta.

5 100607 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä Ir, Rh ja perusme-talliosuudet sekä kulta erotetaan ensin käyttämällä ano-diosastossa heksaklooriplatinahappoa, jonka platinametal-lipitoisuus on 300 g/1, ja käyttämällä katodiosastossa 6 N 5 suolahappoa - Tämän keksinnön mukaisen elektrolyysin aikana hapon väkevyys laskee johtuen kloorin kehittymisestä ja veden siirtymisestä katodiosastoon, kun taas anolyytin ja katolyytin 10 tilavuutta ylläpidetään poistamalla laimentunut suolahappo katodiosastosta ja lisäämällä vettä anodiosastoon.

Kompleksisidoksiset ionit dissosioituvat, kulkevat katio-ninvaihdinkalvon läpi ja saostuvat katodilla. Erotettujen 15 jalo- ja perusmetalliepäpuhtauksien lisäksi saostuma si sältää vielä pieniä määriä Pt:tä. Tämä saostuma poistetaan katodilta mekaanisesti ja otetaan erikseen talteen.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä kehittyvä kloori-20 kaasu erotetaan tunnetuilla menetelmillä.

Laitteessa, jonka anodi- ja katodiosaston kapasiteetti on kummassakin 31, 1 kg platinaa voidaan puhdistaa tämän keksinnön mukaisella menetelmällä 48 tunnissa.

25 20 tunnissa saavutetaan tällöin seuraavat epäpuhtauksien poistumat:

Cu (ppm) 30 1000 -> 20

Fe (ppm) 136 -> 16 6 100607

Rh (ppm) 600 -> 146

Ir (ppm) 5 980 -> 500

Metallinen platina voidaan ottaa talteen tämän keksinnön mukaisella menetelmällä puhdistetuista platinametallili-uoksista tunnetuilla elektrolyyttisillä tai kemiallisilla 10 menetelmillä.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä aikaansaa seuraavat edut: 15 — se vaatii erittäin vähäiset kustannukset koneiston ja turvallisuusteknologian osalta; - se aiheuttaa erittäin vähän ympäristörasituksia; 20 — se on ajan ja kustannusten suhteen paljon tehok kaampi kuin tavanomaiset menetelmät.

Tämä keksintö on seuraavassa selitetty yksityiskohtaisemmin useisiin esimerkkeihin viitaten.

25

Esimerkki 1

Platinan suolahappoliuos, jossa on seuraavat epäpuhtaudet (konsentraatiot suhteessa platinan määrään) 30

Ir 1020 ppm

Rh 630 ppm

Pd 440 ppm

Au 120 ppm 35 Cu 250 ppm 7 100607

Fe 280 ppm

Ni 230 ppm

Sb 100 ppm

Pb 80 ppm 5 A1 80 ppm ja platinapitoisuus 250 g/1 (pH-arvo < 1), elektrolysoidaan elektrolyysikennossa, jonka katodi- ja anodiosaston välissä on kationinvaihdinkalvo, 4,5 V jännitteellä ja 9 10 A/dm2 virrantiheydellä.

15 tunnin jälkeen on perusmetalleja on poistunut sellainen määrä, että on saavutettu arvo < 20 ppm. Iridium-, rodium-ja kultapitoisuus on pienentynyt 50 % ja palladiumpitoi-15 suus 20 %.

Vielä toisen 15 tunnin elektrolyysijakson jälkeen jalome- talliepäpuhtauksia on poistunut sellainen määrä, että on saavutettu seuraavat arvot: 20

Ir < 200 ppm

Rh < 50 ppm

Pd < 200 ppm

Au < 20 ppm 25

Esimerkki 2

Esimerkin 1 esipuhdistettu liuos laimennetaan platinapi-toisuuteen 120 g/1 (pH-arvo 0,1) ja siirretään toiseen 30 elektrolyysikennoon, joka myös käsittää kationinvaihdin-kalvon, ja elektrolysoidaan sen jälkeen 5 V jännitteellä ja 10 A/dm2 virrantiheydellä. 10 tunnin elektrolyysijakson jälkeen analyysit osoittavat, että perusmetalliepäpuhtauk-sia ja kultaa oli poistunut sellainen määrä, että oli saa- 8 100607 vutettu arvot < 10 ppm ja että platinametalleja oli poistunut siinä määrin, että oli saavutettu seuraavat arvot:

Ir < 20 ppm 5 Rh < 5 ppm

Pd < 10 ppm

Esimerkki 3 10 Esimerkin 1 mukaan puhdistettu platinaliuos jätetään elek-trolyysikennoon ja katolyytti korvataan tuoreella 6 N suolahapolla. Anolyytti laimennetaan platinapitoisuuteen 120 g/1.

15 12 tunnin elektrolyysijakson jälkeen saavutetaan esimer kissä 2 esitetty puhtaustaso.

Claims (15)

1. Elektrolyyttinen menetelmä suuren puhtauden omaavan platinan erottamiseksi kontaminoituneen platinan konsent- 5 roiduista suolahappoliuoksista, tunnettu siitä, että puhdistusprosessi tapahtuu kationinvaihdinkalvolla osastoihin jaetussa elektrolyysikennossa potentiostaatti-sissa tai jännitesäädetyissä olosuhteissa 2,5 V — 8 V välillä olevalla jännitealueella ja 0,3 — 12,5 A/dm2 virran-10 tiheydellä ja että saostuneet platinaseosmetallit otetaan talteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konsentroitujen platinametalliliu- 15 osten kontaminoitunut platinapitoisuus on 50 — 700 g/1 ja epäpuhtauksien kokonaisosuus < 5000 ppm.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konsentroitujen platinametalliliu- 20 osten kontaminoitunut platinapitoisuus on 500 — 700 g/1.

4. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konsentroituneis-sa platinametalliliuoksissa on epäpuhtauksina seuraavia 25 alkuaineita: Rh ja/tai Pd, Ir, Au, Ag, Cu, Fe, Co, Ni, Sb, As, Pb, Cd, AI, Mn, Mo, Si, Zn, Sn, Zr, W, Ti ja Cr.

5. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anolyyttinä käy- 30 tetään platinametallien suolahappoliuoksia ja että kato- lyyttinä käytetään 6 — 8 N suolahappoa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anolyyttinä käytetään heksakloori- 35 platinahappoa. 10 100607

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katolyyttinä käytetään 6 N suolahappoa . 5

8. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistusprosessi tapahtuu potentiostaattisissa tai jännitesäädetyissä olosuhteissa 4,5 V — 5 V jännitteellä ja 9 — 10 A/dm2 virrantiheydellä. 10

9. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrolyysin aikana kehittynyt kloorikaasu erotetaan tunnetuilla menetelmillä. 15

9 100607

10. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anodina käytetään platinametallia ja että katodina käytetään platinametal-lia, titaania tai grafiittia. 20

11. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinvaihdin-kalvona käytetään teflonkalvoa. 25

12. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotettujen jaloja perusmetalliepäpuhtauksien saostuma kerrostuu katodille.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että saostuma poistetaan katodilta mekaanisesti ja otetaan erikseen talteen. 11 100607

14. Patenttivaatimusten 12 ja 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä suoritetaan useissa vaiheissa riippuen platinalta vaadittavasta puhtaudesta. 5

15. Vähintään yhden patenttivaatimuksista 1—11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallinen platina otetaan talteen platinametallien puhdistetuista liuoksista tunnetuilla elektrolyyttisillä tai kemiallisilla menetelmillä. 12 100607